JPWO2015079506A1 - 空調制御装置 - Google Patents

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Abstract

空調装置63を制御し、予冷又は予暖を行うために、空調装置63を予め起動させる前倒し運転を行わせる空調制御装置であって、現在設定温度を継続する所定時間と次回設定温度を決定する設定温度決定部と、現在設定温度に基づいて、空調装置63を制御する冷凍サイクル制御部5と、を備え、設定温度決定部は、現在の室温に基づいて、設定温度の時間変化率を求め、現在設定温度と、設定温度の時間変化率と、に基づいて、所定時間と次回設定温度を求める。

Description

本発明は、空調制御装置に関する。
従来の空調制御装置は、指定時刻前の時刻に空調装置を前倒し運転することで、指定時刻に最小電力量で室温を目標温度に到達させている(例えば、特許文献1参照)。
特開昭63−161338号公報(特許請求の範囲)
しかし、従来の空調制御装置は、前倒し運転中に圧縮機の回転数を補正するのではなく、前倒し運転後、前倒し運転時に蓄積した運転データに基づいて、次回の前倒し運転時の圧縮機の回転数を補正していた。
よって、従来の空調制御装置は、前回の前倒し運転の結果に基づいた回転数で圧縮機を駆動させているため、指定時刻に目標温度に到達しない場合が生じるという問題点があった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、指定時刻に目標温度Tmに到達させることができる空調制御装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係る空調制御装置は、空調装置を制御し、予冷又は予暖を行うために、前記空調装置を予め起動させる前倒し運転を行わせる空調制御装置であって、現在設定温度を継続する所定時間と次回設定温度を決定する設定温度決定部と、前記現在設定温度に基づいて、前記空調装置を制御する冷凍サイクル制御部と、を備え、前記設定温度決定部は、現在の室温に基づいて、設定温度の時間変化率を求め、前記現在設定温度と、前記設定温度の時間変化率と、に基づいて、前記所定時間と前記次回設定温度を求めるものである。
本発明は、前倒し運転中に設定時刻の時間変化率を補正することで、指定時刻に目標温度に到達させることができるという効果を有する。
本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が無く、室温Taが目標温度Tmに到達する場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。 本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が無く、室温Taが目標温度Tmに到達しない場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。 本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が有り、室温Taを目標温度Tmに到達させた場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。 本発明の実施の形態1における前倒し運転時に時間刻みΔt及び設定温度刻みΔTsetで設定温度Tsetの時間変化率を変更させる概念を概略的に説明する図である。 本発明の実施の形態1における設定温度刻みΔTsetが一定値である場合の設定温度Tsetの時間変化率と時間刻みΔtとの相関関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における時間刻みΔtが一定値である場合の設定温度Tsetの時間変化率と設定温度刻みΔTsetとの相関関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における現在設定温度に基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における現在設定温度に基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における現在設定温度に基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における予測室温Tpに基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における予測室温Tpに基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における予測室温Tpに基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における前回室温に基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における前回室温に基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における前回室温に基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における温度勾配に基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における温度勾配に基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における温度勾配に基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1におけるHEMS51の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における空調装置63の冷媒回路構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態1における省エネ制御処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態1における設定温度Tset変更処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態1における省エネタイマー制御処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態2における省エネ制御処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態3における空調装置63に設けられた赤外線センサ203の配置構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態3における赤外線センサ203の検知結果を室温Taに換算する空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態4における目標温度Tmを限定する空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態5における電流を制限する空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態6における通達又は運転許可要求を行う空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態7における在室検知動作を行う空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態8における操作履歴に基づいて制御対象の空調装置63を選択する処理を行う空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態9における生活パターン情報に基づいて制御対象の空調装置63を選択する処理を行う空調制御装置を示す図である。 本発明の実施の形態10における設定温度Tsetを整数値に換算する処理を行う空調制御装置を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施の形態は、冷房又は暖房の消費電力量を抑えて起動制御する空気調和システムに適用される。
実施の形態1.
(実施の形態1の構成)
(省エネ制御)
図1は、本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が無く、室温Taが目標温度Tmに到達する場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。図1に示すように、省エネ制御では、圧縮機151(後述する)の回転数を通常制御と比べて下げて運転効率を向上させる。
図1では、省エネ制御を設定温度Tsetの指令で実行した場合の暖房運転例を示す。起動時刻には設定温度Tsetを室温Taと同程度に設定し、完了時刻まで徐々に設定温度Tsetを目標温度Tmまで上昇させる。
よって、設定温度Tsetと、室温Taと、の温度差は小さく保たれ、圧縮機151(後述する)の回転数は抑えられ、運転効率が向上し、消費電力量を削減できる。設定温度Tsetの時間変化率が小さいほど、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差が小さくなり、圧縮機151(後述する)の回転数は減少する。しかし、設定温度Tsetの時間変化率を小さくしすぎると予冷予暖に時間がかかりすぎて消費電力量が増加する。よって、設定温度Tsetの時間変化率は空調装置63(後述する)の効率特性と、部屋の熱負荷D(熱容量)と、に応じて、適切に初期値を決定する。設定温度Tsetの時間変化率によって予暖時間及び完了時刻が決定する。
(省エネ制御:補正制御)
図2は、本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が無く、室温Taが目標温度Tmに到達しない場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。図2に示すように、部屋の熱負荷D(熱容量)が大きい場合、予測していた予測室温Tpと比べ、実際の室温Taが上がらず、完了時刻に目標温度Tmまで到達しない場合が想定される。
そこで、図3で後述するように、予冷予暖制御中に室温Taの変化が遅い場合、設定温度Tsetを早めに変更する補正制御を実行する。図3は、本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が有り、室温Taを目標温度Tmに到達させた場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。補正制御は、後述するように、比例制御、積分制御、及び微分制御を組み合わせたものである。具体的には、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを変更する。詳細については、図4〜6を用いて説明する。
図4は、本発明の実施の形態1における前倒し運転時に時間刻みΔt及び設定温度刻みΔTsetで設定温度Tsetの時間変化率を変更させる概念を概略的に説明する図である。現在時刻の設定温度と室温をそれぞれ現在設定温度と現在室温と呼び、所定時間刻みΔt'前の設定温度と室温をそれぞれ前回設定温度と前回室温、所定時間刻みΔt後の設定温度を次回設定温度とする。図5は、本発明の実施の形態1における設定温度刻みΔTsetが一定値である場合の設定温度Tsetの時間変化率と時間刻みΔtとの相関関係の一例を示す図である。図6は、本発明の実施の形態1における時間刻みΔtが一定値である場合の設定温度Tsetの時間変化率と設定温度刻みΔTsetとの相関関係の一例を示す図である。
設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを変更するには、図4のように時間刻みΔtと設定温度刻みΔTsetとを操作すればよい。もし、設定温度刻みΔTsetが1℃など一定値であれば、図5のようにdTset/dtに応じて時間刻みΔtが決まる。時間刻みΔtが一定値であれば、図6のようにdTset/dtに応じて設定温度刻みΔTsetが決まる。
図7は、本発明の実施の形態1における現在設定温度に基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図7に示すように、設定温度決定部は、時間変化率演算部11と、設定温度演算部13と、記憶部10と、を備えている。時間変化率演算部11は、設定温度刻みΔTsetと、時間刻みΔtと、に基づいて、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを求める。設定温度演算部13は、前回の設定温度Tsetと、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtと、に基づいて、今回の設定温度Tsetを求める。
図7に示す冷凍サイクル制御部5は、空調装置63(後述する)の冷凍サイクルを制御するものである。冷凍サイクル制御部5は、現在設定温度と現在室温とを検知して冷凍サイクルを制御する。冷凍サイクル制御部5は、現在設定温度と現在室温を検知して冷凍サイクルを制御する。
時間変化率演算部11は、記憶部から現在設定温度と現在室温を読み込み、現在設定温度Tsetと現在室温Taに基づいて、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを求める。ΔTsetが1℃など一定値であれば、dTset/dtに応じて時間刻みΔtが決まる。時間刻みΔtが一定値であれば、dTset/dtに応じて設定温度刻みΔTsetが決まる。設定温度演算部13は、現在設定温度の継続時間が時間刻みΔtを経過したら、設定温度を現在設定温度から次回設定温度に変更する。そして、次回設定温度Tsetを現在設定温度として記憶部に保存する。
室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差に比例して設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(比例制御)。
図8は、本発明の実施の形態1における現在設定温度に基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差に比例して、dTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(積分制御)。このとき、時間変化率演算部11は、記憶部から現在設定温度と現在室温と前回時間刻みΔt’と前回設定温度刻みΔTset’に基づいて、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを求める。
図9は、本発明の実施の形態1における現在設定温度に基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差の時間変化率d(Tset−Ta)/dtに比例してdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(微分制御)。このとき、時間変化率演算部11は、記憶部から現在設定温度と現在室温と前回設定温度と前回室温に基づいて、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを求める。
図10は、本発明の実施の形態1における予測室温Tpに基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図11は、本発明の実施の形態1における予測室温Tpに基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図12は、本発明の実施の形態1における予測室温Tpに基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。
補正制御によって設定温度Tsetが大きく変化すると、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差は増加して、補正が必要以上に継続して行われる場合が生じる。そこで、設定温度Tsetではなく、室温Taを予測した予測室温Tpを用いてもよい。室温Taと、予測室温Tpと、の温度差に比例して設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(比例制御)。室温Taと、予測室温Tpと、の温度差に比例してdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(積分制御)。室温Taと、予測室温Tpと、の温度差の時間変化率d(Tp−Ta)/dtに比例してdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(微分制御)。
図13は、本発明の実施の形態1における前回室温に基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図14は、本発明の実施の形態1における前回室温に基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図15は、本発明の実施の形態1における前回室温に基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。
室温Taの時間変化率dTa/dtの低下とともに設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(比例制御)。室温Taの時間変化率dTa/dtの低下とともにdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(積分制御)。dTa/dtの時間変化率dTset/dtの低下とともにdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(微分制御)。
図16は、本発明の実施の形態1における温度勾配に基づいた比例動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図17は、本発明の実施の形態1における温度勾配に基づいた積分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。図18は、本発明の実施の形態1における温度勾配に基づいた微分動作を行う設定温度決定部を含む空調制御装置の機能構成の一例を示す図である。
室温Taと、目標温度Tmと、の温度勾配xを式(1)と定義し、温度勾配xに比例して設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(比例制御)。温度勾配xに比例してdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(積分制御)。温度勾配xの時間変化率dx/dtに比例してdTset/dtを増加し、空調装置63の加熱能力を増加して目標温度Tmへの到達を早める(微分制御)。
[数1]
x=(目標温度Tm−室温Ta)/(完了時刻−現在時刻) (1)
(HEMS51の構成)
図19は、本発明の実施の形態1におけるHEMS51の概略構成の一例を示す図である。家に、空調装置63、端末89、IHクッキングヒーター91、レンジグリル93、照明機器95等のような家電機器を備え、屋外に、太陽電池アレイ75、蓄電池101を搭載した電気自動車71を備え、さらに、パワーコンディショナー73、分電盤79、電力計測器81を備え、各機器が、電源線111で接続されている。
家電機器は、電力会社77、太陽電池アレイ75、又は蓄電池101から電気が供給され、電力計測器81で消費電力が測定される。家電機器は、HEMSコントローラー83と、通信線113で接続されており、運転情報を取得したり制御指令ができる。
例えば、空調装置63ではHEMSコントローラー83から運転又は停止の指示、冷房、暖房、送風、及び除湿といったような運転モードの変更、設定温度Tset、風量、及び風向の変更といったようなリモコン操作のような指令を送ることができる。パワーコンディショナー73及び電力計測器81もHEMSコントローラー83と通信線113で接続され、電力情報を取得できる。
また、HEMSコントローラー83は、通信機85を備え、公衆回線87と接続することで、外部とデータの送受信が可能である。使用者が操作するための通信装置88(携帯電話、スマートフォン、タブレット、パソコン、及びカーナビ等)を備え、HEMSコントローラー83と、通信機85との間で、データの送受信が可能である。以上の通信は有線でも無線でもよい。
図20は、本発明の実施の形態1における空調装置63の冷媒回路構成の一例を示す図である。図20に示すように、空調装置63は、室内空間131を空調対象としている。したがって、空調装置63を構成する室内機143が室内空間131に空調空気を供給できるような場所(例えば、室内空間131の壁)に設置されている。空調装置63は、室内機143、室外機141で構成されており、室内機143より吹き出される冷風、温風により室内空間131の冷暖房を行うものである。また、空調装置63は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを搭載しており、室内機143、室外機141は、冷媒が流れる冷媒配管147、並びに、通信を行う通信線181で接続されている。
室内機143には室内熱交換器155が搭載され、室外機141には圧縮機151、室外熱交換器153、膨張弁154、四方弁152が搭載され、これらの機器を環状に冷媒配管147で接続して冷凍サイクルが構成される。なお、室内機143には、室内空間131の空気を吸い込んで、この空気を室内熱交換器155を経由させた後、室内空間131に吹き出す室内ファン163が搭載されている。また、室外機141には、室外空間の空気を吸い込んで、この空気を室外熱交換器153を経由させた後、室外空間に吹き出す室外ファン161が搭載されている。
室内熱交換器155では、冷凍サイクルを流れる冷媒より供給される冷温熱と室内空気との間で熱交換を行うものである。この室内熱交換器155で熱交換された室内空気が空調空気として室内空間131に供給され、室内空間131の冷暖房が行われる。上述したように、室内熱交換器155には、室内ファン163によって室内空気が供給されるようになっている。
圧縮機151は、低温低圧の冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒とするものであり、インバータで駆動され、空調状況に応じて運転容量が制御されるようになっている。室外熱交換器153は、冷凍サイクルを流れる冷媒より供給される冷温熱と室外空気との間で熱交換を行うものである。上述したように、室外熱交換器153には、室外ファン161によって室外空気が供給されるようになっている。膨張弁154は、室内熱交換器155と室外熱交換器153との間に接続され、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成されている。四方弁152は、圧縮機151の吐出側に接続され、空調装置63の運転(冷房運転、暖房運転)に応じて冷媒の流れを切り替えるものである。
室外機141には、空調装置63の制御を行う計測制御装置173が搭載されている。室内機143には、室内空間131の温度を計測する室内温度センサ201が搭載されている。室内温度センサ201での計測情報は、通信線181を介して計測制御装置173に入力されるようになっている。なお、通信線181は、有線、無線のいずれであってもよい。
計測制御装置173は、室内温度センサ201や空調装置63に搭載される他の各種センサ(図示省略)からの情報及び運転情報と、使用者の設定情報に基づき、予め搭載されている制御プログラムに基づいて、空調装置63の運転を指令するものである。計測制御装置173は、空調装置63の全体を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成し、四方弁152の切り替え制御、膨張弁154の開度制御の他、圧縮機151の駆動周波数制御や室内ファン163の回転数制御、室外ファン161の回転数制御等を制御することで、空調装置63の運転を指令するようになっている。
室内温度センサ201は、室内機143に搭載され、室内機143に吸い込まれた室内空気の温度を計測するものである。また、空調装置63に搭載される他の各種センサとしては、例えば、圧縮機151から吐出された冷媒の圧力を計測する圧力センサや、圧縮機151に吸入される冷媒の圧力を計測する圧力センサ、圧縮機151から吐出された冷媒の温度を計測する温度センサ、圧縮機151に吸入される冷媒の温度を計測する温度センサ、室外空気の温度を計測する温度センサ等が考えられる。
使用者は、例えば、リモートコントローラー65等を操作して空調装置63に運転開始指令を与える。運転開始指令には冷房運転、暖房運転などの運転モードも含まれており、空調装置63では運転開始指令と同時に運転モードも設定される。
(冷房動作)
冷凍サイクルの冷房動作を説明する。圧縮機151から吐出された冷媒は四方弁152を通過して室外熱交換器153へと流れる。室外熱交換器153に流入した冷媒は空気と熱交換して凝縮液化し、膨張弁154へと流れる。冷媒は膨張弁154で減圧された後、室内熱交換器155へと流れる。室内熱交換器155に流入した冷媒は空気と熱交換し蒸発ガス化した後、四方弁152を通過して再び圧縮機151に吸入される。このように冷媒を流すことによって室内熱交換器155で空気を冷やしており、室内熱交換器155での冷媒と空気の熱交換量を冷却能力と呼ぶ。冷却能力は圧縮機151の回転数を変えるなどして調整する。
(暖房動作)
冷凍サイクルの暖房動作を説明する。圧縮機151から吐出された冷媒は四方弁152を通過して室内熱交換器155へと流れる。室内熱交換器155に流入した冷媒は空気と熱交換して凝縮液化し、膨張弁154へと流れる。冷媒は膨張弁154で減圧された後、室外熱交換器153へと流れる。室外熱交換器153に流入した冷媒は空気と熱交換して蒸発した後、四方弁152を通過して再び圧縮機151に吸入される。このように冷媒を流すことによって室内熱交換器155で空気を暖めており、室内熱交換器155での冷媒と空気の熱交換量を加熱能力と呼ぶ。加熱能力は圧縮機151の回転数を変えるなどして調整する。
(運転モード)
空気調和システムは、通常制御と省エネ制御を備えており、使用者が省エネモードの入切を選択することで制御を切り替えられる。省エネモードを選択した状態で空調装置63の運転開始指令を送ると省エネ制御で運転される。省エネモードを選択してタイマー予約運転をすると、使用者が指定した時刻から空調装置63を起動して省エネ制御で運転したり、指定時刻に室温Taが目標温度Tmになるように指定時刻前から空調装置63を起動して省エネ制御で運転することができる(予冷予暖)。省エネモードの選択や運転開始指令やタイマー予約を行う際は、リモートコントローラー65、HEMSコントローラー83、通信装置88のいずれでなされてもよい。制御の情報処理は室外機141の計測制御装置171、室内機143の計測制御装置173、リモートコントローラー65、HEMSコントローラー83、端末89、通信装置88のいずれでなされてもよい。
(実施の形態1の動作)
図21は、本発明の実施の形態1における省エネ制御処理を説明するフローチャートである。
(運転準備工程)
(ステップS11)
設定温度決定部は、空調関連情報を取得する。空調関連情報は、例えば、室温Ta、外気温、目標温度Tm、空調装置63の機種特性、及び使用者に入力される指定時刻等のような空調に関連する情報である。
(ステップS12)
設定温度決定部は、室温Taに基づいて設定温度Tsetを設定する。
(ステップS13)
設定温度決定部は、空調装置63に運転開始指令を供給する。
(省エネ用運転工程)
(ステップS14)
設定温度決定部は、時間刻みΔtが経過したか否かを判定する。設定温度決定部は、時間刻みΔtが経過した場合、ステップS15に進む。一方、設定温度決定部は、時間刻みΔtが経過しない場合、ステップS14に戻る。
(ステップS15)
設定温度決定部は、設定温度Tset変更処理を実行する。
(ステップS16)
設定温度決定部は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達したか否かを判定する。設定温度決定部は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達した場合、ステップS17に進む。一方、設定温度決定部は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達しない場合、ステップS14に戻る。
(通常用運転工程)
(ステップS17)
設定温度決定部は、通常制御に切り替え、処理を終了する。設定温度決定部は、通常制御の場合、空調装置63が室温Taとして室内空間131の代表温度を検知する室内温度センサ201の計測値が、使用者で設定された設定温度Tsetとなるように運転を実行する。
例えば、設定温度決定部は、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差が大きい場合、冷凍サイクル制御部5を介して、圧縮機151の回転数を増加し、空調装置63の加熱能力又は冷却能力が大きくなるようにして設定温度Tsetへの収束を早めるように運転する(比例制御)。
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、室温Taの時間変化が小さく設定温度Tsetへの到達までに時間がかかっているような場合、圧縮機151の回転数を増加し、空調装置63の加熱能力又は冷却能力を増加して、室温Taが設定温度Tsetへ到達するように運転する(積分制御)。
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、窓の開閉等で室温Taが急激に変化した場合、時間変動に応じて圧縮機151の容量を変更する(微分制御)。
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、室温Taが、例えば、設定温度Tsetに到達した場合、圧縮機151の運転を停止し、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差が、所定値以上になった場合、再び圧縮機151を起動する。つまり、通常制御では運転開始のとき、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差が大きいため、圧縮機151の回転数が大きくなり、運転効率が低下し、消費電力量が増加する。
図22は、本発明の実施の形態1における設定温度Tset変更処理を説明するフローチャートである。
(ステップS31)
設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを決定する。
(ステップS32)
設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtをPID制御で補正するか否かを判定する。設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtをPID制御する場合、ステップS33に進む。一方、設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtをPID制御しない場合、ステップS41に進む。
(ステップS33)
設定温度決定部は、PID制御の種類が何れであるかを判定する。設定温度決定部は、PID制御の種類が比例である場合、ステップS34に進む。設定温度決定部は、PID制御の種類が積分である場合、ステップS35に進む。設定温度決定部は、PID制御の種類が微分である場合、ステップS36に進む。
(ステップS34)
設定温度決定部は、比例制御に応じて時間変化率を求める。
(ステップS35)
設定温度決定部は、積分制御に応じて時間変化率を求める。
(ステップS36)
設定温度決定部は、微分制御に応じて時間変化率を求める。
(ステップS37)
設定温度決定部は、設定温度の時間変化率dTset/dtに応じて刻み量を補正する。
(ステップS38)
設定温度決定部は、刻み量が経過したか否かを判定する。設定温度決定部は、刻み量が経過した場合、ステップS39に進む。一方、設定温度決定部は、刻み量が経過しない場合、ステップS38に戻る。
(ステップS39)
設定温度決定部は、設定温度を変更する。
(ステップS40)
設定温度決定部は、設定温度に応じて冷凍サイクルを制御し、処理を終了する。
(ステップS41)
設定温度決定部は、設定温度の時間変化率dTset/dtに応じて設定温度を変更sる。
なお、刻み量として、時間刻みΔtを補正すると想定する。この場合、設定温度刻みΔTsetが1℃であれば、暖房では設定温度Tsetを1℃上げ、冷房では設定温度Tsetを1℃下げる。このような動作は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達するまでの間、時間刻みΔtごとに設定温度Tsetが変更されていく。なお、設定温度刻みΔTsetは1℃に限定されない。
(省エネタイマー)
図23は、本発明の実施の形態1における空調制御装置の省エネタイマー制御処理を説明するフローチャートである。
(ステップS51)
設定温度決定部は、空調関連情報を取得する。空調関連情報は、例えば、室温Ta、外気温、目標温度Tm、空調装置63の機種特性、及び使用者に入力される指定時刻等のような空調に関連する情報である。
例えば、指定時刻は、一般的に、使用者が在室を開始する時刻である。例えば、空調装置63の使用者は、室内空間131の在室開始時間を含めた在室情報を予め設定する。ここで、在室情報としては、使用者が在室を始める時刻、使用者が在室を続ける時間幅、及び使用者が不在となる時刻等が該当する。なお、在室情報の入力及び記憶は、室外機141の計測制御装置171、室内機143の計測制御装置173、リモートコントローラー65、HEMSコントローラー83、端末89、及び通信装置88等のいずれでなされてもよい。
ただし、空調装置63の実際の使用では、在室情報は日々異なることが想定される。そこで、空調制御装置は、室内空間131に存在する機器(例えば、リモートコントローラー65等)の過去の情報を用いて在室情報を推定し、設定してもよい。
例えば、朝、昼、夕方、及び夜間等のような各時間帯の中で、リモートコントローラー65等は、使用者が機器の操作を初めて行なった時間を記憶し、その情報を日々収集し、収集した結果に基づいて、在室開始時間を推定し、空調制御装置に供給してもよい。空調制御装置は、在室開始情報が多数得られる場合、例えば、平均値から在室開始時間を決定してもよい。
上記のように、リモートコントローラー65の操作履歴の収集を在室検知手段とする代わりに、HEMSコントローラー83が、室内空間131に取り付けられている端末89、IHクッキングヒーター91、レンジグリル93、照明機器95、又はテレビジョン受像機等(図示省略)等の使用情報を収集して在室検知に用いてもよい。
また、空調制御装置は、電力計測器81の消費電力を分析して在室検知に用いてもよい。また、空調制御装置は、空調装置64若しくはその他の機器に設けられた赤外線等を利用した人感センサ205等による人検知情報、又は室内空間131に取り付けられている室内ドア(図示省略)の開閉情報を在室検知に用いてもよい。
また、空調制御装置は、在室開始時刻の取得方法又は予冷予暖開始時刻の決定方法等については、通信機85を用いて、外部から公衆回線87を介して、HEMSコントローラー83等にダウンロードさせてもよい。
(ステップS52)
設定温度決定部は、空調関連情報に基づいて設定温度Tsetごとの時間刻みΔtを求める。
(ステップS53)
設定温度決定部は、時間刻みΔtの合計時間を求める。
(ステップS54)
設定温度決定部は、指定時刻から時間刻みΔtの合計時間を差し引く。
(ステップS55)
設定温度決定部は、差し引いた結果に応じて前倒し運転開始時刻を決定する。前倒し運転開始時刻は、例えば、予冷開始時刻である。前倒し運転開始時刻は、例えば、予暖開始時刻である。
(ステップS56)
設定温度決定部は、前倒し運転開始時刻が到来したか否かを判定する。設定温度決定部は、前倒し運転開始時刻が到来した場合、省エネ制御処理に進む。一方、設定温度決定部は、前倒し運転開始時刻が到来しない場合、ステップS51に戻る。
(ステップS57)
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、上記で説明した省エネ制御処理を実行し、処理を終了する。なお、上記の説明では、設定温度決定部が、空調関連情報に基づいて、前倒し運転開始時刻を求める一例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、前倒し運転開始時刻は、使用者に設定されてもよい。
(実施の形態1の効果)
以上の説明から、設定温度決定部は、前倒し運転中に設定時刻の時間変化率を補正することで、指定時刻に目標温度Tmに到達させることができる。
以下、具体的に説明する。設定温度決定部は、運転開始してから室温Taが目標温度Tmに到達するまで、設定温度Tsetを変更しつつ省エネ制御を実行することで、消費電力量を削減することができる。設定温度決定部は、室温Taの変化が遅いとき、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差、又は室温Taの時間変化率に基づいて、設定温度Tsetの時間変化率を補正制御することで、室温Taが目標温度Tmに到達する時間を早めることが可能となり、快適性を向上させることができる。つまり、設定温度決定部は、室温Taの変化を考慮する場合、室温Taを用いて設定温度Tsetの時間変化率を補正制御することで、快適性を向上させている。
設定温度決定部は、室温Taと、予測室温Tpと、の温度差に基づいて、設定温度Tsetの時間変化率を制御することで、設定温度Tsetの補正が実行された後であっても適切に室温Taを制御することができるので、省エネと快適性とを向上させることができる。つまり、室温Taと、設定温度Tsetと、の温度差が増加した場合であれば、補正制御が必要以上に継続する場合が生じるが、室温Taと、予測室温Tpと、の温度差であれば、空調制御装置は、補正制御を早めに収束させることができる。
設定温度決定部は、室温Taと、目標温度Tmと、の温度差と、完了時刻と、現在時刻と、の時間差と、に応じて、設定温度Tsetの時間変化率を制御することで、完了時刻までの残り時間が少ないほど設定温度Tsetを大きく変更できる。よって、設定温度決定部は、室温Taが目標温度Tmに到達する時間を早めることが可能となり、快適性を向上させることができる。つまり、設定温度決定部は、現在時刻から完了時刻までの想定される温度勾配xに基づいて、設定温度Tsetの時間変化率を制御することで、想定される制御残存時間を考慮した制御をすることができる。
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、省エネ制御で設定温度Tsetが目標温度Tmに到達した場合、通常制御に切り替えることで、室温Taが目標温度Tmに到達する前と、室温Taが目標温度Tmに到達した後とで、それぞれ最適な動作点で運転させることができるため、消費電力量を削減することができる。具体的には、設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、室温Taが目標温度Tmに到達するまでは熱負荷Dと比べ、大きい能力を出し、室温Taが目標温度Tmに到達した後は熱負荷Dと同等の能力で運転させればよいため、それぞれ異なる動作点になる。そこで、設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、設定温度Tsetを用いて熱負荷Dを考慮して適切なタイミングで省エネ制御から通常制御に切り替えることで、圧縮機151を低容量から中容量の範囲で運転させることができ、空調装置63の運転効率を高め、消費電力の少ない省エネルギー運転を実現することができる。
設定温度決定部は、指定時刻等のような使用者で定められた時刻の前に、省エネ制御を実行するタイマー予約運転を行わせる場合、冷暖房が予め運転されていて部屋に使用者が入室したときの快適性を向上させることができる。
HEMS51においては、設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、空調装置63の省エネ制御を他の家電が多く使われる時間帯を避けて実施させることで、家庭全体の消費電力のピークを下げて平準化でき、社会的な電力不足に対して節電で貢献できる。設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、家に設置された太陽電池アレイ75又は蓄電池101の電気を家電に供給させる場合も電力を平準化させるので、効率よく電気を分配して使用させることができる。
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、HEMSコントローラー83等のような外部の制御装置から空調装置63を制御する場合、圧縮機回転数の指令と比べ、設定温度Tsetの指令のほうが制御が容易になり、既存の空調装置63に適用させやすい。
以上、実施の形態1において、空調装置63を制御し、予冷又は予暖を行うために、空調装置63を予め起動させる前倒し運転を行わせる空調制御装置であって、現在設定温度を継続する所定時間と次回設定温度を決定する設定温度決定部と、現在設定温度に基づいて、空調装置63を制御する冷凍サイクル制御部5と、を備え、設定温度決定部は、現在の室温に基づいて、設定温度の時間変化率を求め、現在設定温度と、設定温度の時間変化率と、に基づいて、所定時間と次回設定温度を求める空調制御装置が構成される。
また、実施の形態1において、設定温度決定部は、現在設定温度と、現在の室温と、の温度差が大きくなるにつれ、設定温度の時間変化率を増加させる。
また、実施の形態1において、設定温度決定部は、予測された室温と、現在の室温と、の温度差が大きくなるにつれ、設定温度の時間変化率を増加させる。
また、実施の形態1において、設定温度決定部は、現在の室温の時間変化率が大きくなるにつれ、設定温度の時間変化率を増加させる。
また、実施の形態1において、設定温度決定部は、目標温度と、現在の室温と、の温度差と、指定時刻と、現在時刻と、の時間差と、に基づいて求めた温度勾配が大きくなるにつれ、設定温度の時間変化率を増加させる。
また、実施の形態1において、設定温度決定部は、現在設定温度が、目標温度に到達した場合、前記前倒し運転を終了させる。
また、実施の形態1において、冷凍サイクル制御部5は、指定時刻前に空調装置63を起動させる。
したがって、空調制御装置は、特に顕著に、前倒し運転中に設定時刻の時間変化率を補正することで、指定時刻に目標温度Tmに到達させることができる。
実施の形態2.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、省エネ用運転工程において、省エネ制御の終了判定が、完了時間等のような予め設定された時間に応じて行われる点にある。
(実施の形態2の動作)
図18は、本発明の実施の形態2における空調制御装置の省エネ制御処理を説明するフローチャートである。ここでは、主な特徴である省エネ用運転工程のみ説明する。
(省エネ用運転工程)
(ステップS74)
空調制御装置は、時間刻みΔtが経過したか否かを判定する。空調制御装置は、時間刻みΔtが経過した場合、ステップS75に進む。一方、空調制御装置は、時間刻みΔtが経過しない場合、ステップS74に戻る。
(ステップS75)
空調制御装置は、設定温度Tset変更処理を実行する。
(ステップS76)
空調制御装置は、完了時刻が到来したか否かを判定する。空調制御装置は、完了時刻が到来した場合、ステップS77の通常用運転工程に進む。一方、空調制御装置は、完了時刻が到来しない場合、ステップS74に戻る。
(実施の形態2の効果)
以上、実施の形態2において、設定温度決定部は、予め設定された時間が経過した場合、前記前倒し運転を終了させる。
よって、空調制御装置は、完了時間等のような予め設定された時間に応じて、前倒し運転の終了を制御することができる。
実施の形態3.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、赤外線センサ203の検知結果が室温Taに換算される点にある。
(実施の形態3の構成)
(赤外線センサ203の利用)
図19は、本発明の実施の形態3における空調装置63に設けられた赤外線センサ203の配置構成の一例を示す図である。図19に示すように、室内機143は、赤外線センサ203を備えている。赤外線センサ203は、周囲の放射温度を検知し、検知結果を計測制御装置173等に供給する。
図20は、本発明の実施の形態3における赤外線センサ203の検知結果を室温Taに換算する空調制御装置を示す図である。図20に示すように、空調制御装置は、温度換算部211を備えている。温度換算部211は、赤外線センサ203から供給される放射温度を換算し、空調制御装置に供給する。
(実施の形態3の動作)
上記の説明では、空調制御装置は、空調装置63に用いる室内温度として、対象とする室内空間131の温度、すなわち、室内温度センサ201で計測される温度を使用した場合を例に示しているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、空調制御装置は、空調装置64などに設けられる赤外線センサ203などのような放射温度を計測するセンサで検知される室内空間131の躯体の温度を、空調装置63に用いる室内温度として使用してもよい。空調制御装置は、躯体の温度を空調装置63に用いる室内温度として使用することで、躯体の熱量を考慮した制御が実施される。
(実施の形態3の効果)
以上、実施の形態3において、空調制御装置は、室内機143に赤外線センサ203が設けられ、赤外線センサ203が室内機143の放射温度を検知し、放射温度を現在の室温Taに換算する温度換算部211をさらに備えたものである。
よって、空調制御装置は、省エネ制御の実施時、外部からの熱侵入に起因する負荷と比べ、室内空間131の躯体を設定温度Tsetまで冷却するのに要する熱の方が負荷が大きい。よって、空調制御装置は、省エネ制御を適切に実現するためには、躯体の熱量を処理できているかどうかを判定することが重要となる。
具体的には、室内空気の温度が判定基準である場合、室内空気の温度は、躯体と比べて熱容量が少ないため、空調運転の応答が早く表れ、躯体がまだ高温であるのにもかかわらず、室内空間131が十分冷却されたと判定されることがある。そこで、空調制御装置は、躯体温度を設定温度Tsetとして省エネ制御を行えば、さらに快適性の高い運転を実現することができる。
実施の形態4.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、目標温度Tmを限定させる点にある。
(実施の形態4の構成)
(温度制限)
図21は、本発明の実施の形態4における目標温度Tmを限定する空調制御装置を示す図である。図21に示すように、空調制御装置は、温度限定部213を備えている。温度限定部213は、目標温度Tmを限定する。
(実施の形態4の動作)
空調制御装置は、省エネ制御をする際、目標温度Tmの上限又は下限をリモートコントローラー65の操作可能範囲と比べ、狭く限定してもよい。空調制御装置は、例えば、冷房の場合、リモートコントローラー65の設定温度Tsetの範囲に16〜30℃が選べたとしても、省エネ制御の目標温度Tmを25〜28℃に限定し、暖房の場合、リモートコントローラー65の設定温度Tsetの範囲に16℃〜30℃が選べたとしても、省エネ制御の目標温度Tmを19〜22℃に限定する。
空調制御装置は、通信装置88を介して、空調装置63を省エネ制御で運転する際、目標温度Tmの上限又は下限をリモートコントローラー65の操作可能範囲と比べ、狭く限定してもよい。空調制御装置は、例えば、冷房の場合、リモートコントローラー65の設定温度Tsetの範囲に16〜30℃が選べたとしても、省エネ制御の目標温度Tmを25〜28℃に限定し、暖房の場合、リモートコントローラー65の設定温度Tsetの範囲に16℃〜30℃が選べたとしても、省エネ制御の目標温度Tmを19〜22℃に限定する。
(実施の形態4の効果)
以上、実施の形態4において、空調制御装置は、目標温度Tmを限定する温度限定部213をさらに備えたものである。
よって、空調制御装置は、睡眠中の人又は小さな子供などのようにリモコン操作ができない人が空調エリアにいるとき、タイマー運転が自動的に働けば、暑さ又は寒さで健康を損ねる危険がある。よって、空調制御装置は、目標温度Tmの範囲を限定することで健康を損ねる危険を防ぐことができる。また、空調制御装置は、冷房の冷やしすぎ又は暖房の暖めすぎを防ぐことで省エネ性を向上させることができる。
また、空調制御装置は、睡眠中の人又は小さな子供などのようにリモコン操作ができない人が空調エリアにいるとき、遠隔から運転操作がなされれば、暑さ又は寒さで健康を損ねる危険がある。よって、空調制御装置は、目標温度Tmの範囲を限定することで健康を損ねる危険を防ぐことができる。また、空調制御装置は、冷房の冷やしすぎ又は暖房の暖めすぎを防ぐことで省エネ性を向上させることができる。
実施の形態5.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、冷凍サイクル制御部5の制御対象である空調装置63に供給する電流に制限をかける点である。
(実施の形態5の構成)
(電流制限)
図22は、本発明の実施の形態5における電流を制限する空調制御装置を示す図である。図22に示すように、空調制御装置は、電流制限部215を備えている。電流制限部215は、冷凍サイクル制御部5を介して、空調装置63に流す電流に制限をかける。
(実施の形態5の動作)
空調制御装置は、省エネ制御をする際、電流制限値を何段階かに分けて設けてもよい。空調制御装置は、空調装置63又はHEMSコントローラー83に節電モードの設定がなされている場合、電流制限値を設けてもよい。ここで、空調装置63の消費電力は、圧縮機151が約80〜90%を占め、室内ファン163が約5〜10%を占め、室外ファン161が約5〜10%を占める。よって、空調制御装置は、空調装置63の電流を制限する場合、圧縮機151の回転数を下げることで運転容量を減少させたり、室内ファン163又は室外ファン161の回転数を下げることで風量を減少させたりする必要がある。
なお、電流制限値は、電流制限の無い場合を100%と想定し、電流制限値70%といった相対値(%)で表現してもよく、具体的に、電流制限値3A(アンペア)などと絶対値で表現してもよい。
空調制御装置は、空調装置63又はHEMSコントローラー83に節電モードの設定がなされている場合、例えば、電流制限値が70%であれば、圧縮機151の上限回転数を最大回転数の70%に制限したり、室内ファン163又は室外ファン161の回転数を最大回転数の70%に制限したりすればよい。
空調制御装置は、電流制限値が3Aの場合、制限無しの運転電流が5Aであれば、圧縮機151の上限回転数を最大回転数の3/5に制限したり、室内ファン163又は室外ファン161の回転数を最大回転数の3/5に制限したりしてもよい。なお、一般的には、制限無しの運転電流は機種ごとに明示されている。
上記では、電流制限が無い場合の基準(100%)を圧縮機回転数の最大値、又は、室内ファン163若しくは室外ファン161のような送風機回転数の最大値としたが、特にこれに限定されない。例えば、電流制限が無い場合の基準(100%)は、通常運転時の圧縮機回転数又は送風機回転数を基準として制限が設けられてもよい。
例えば、電流制限が無い場合、通常制御の圧縮機回転数が50rps(rotation per second)の予定であれば、電流制限値70%の場合に35rpsとする。また、電流制限が無い場合の通常制御の室内送風機が強風設定で回転数1000rpmの予定であれば、電流制限値70%の場合に700rpmとすればよい。
(実施の形態5の効果)
以上、実施の形態5において、空調制御装置は、空調装置63を稼働させる電流を制限させる電流制限部215をさらに備えたものである。
よって、空調制御装置は、電流に制限を設けることで使用者の意図をさらに制御に反映させることができ、狙いどおりに消費電力を抑制できて省エネ性を向上させることができる。
また、空調制御装置は、電流に制限を設けることで遠隔から運転操作をする際の安全性と省エネ性とを向上させることができる。
実施の形態6.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、使用者に通達又は運転許可要求を行う通信部217が設けられている点である。
(実施の形態6の構成)
(自動運転の通達)
図23は、本発明の実施の形態6における通達又は運転許可要求を行う空調制御装置を示す図である。図23に示すように、空調制御装置は、通信部217を備えている。通信部217は、冷凍サイクル制御部5が空調装置63の制御を開始する前に、使用者に通達情報を供給したり、使用者に運転許可要求を供給したりすることができる。
(実施の形態6の動作)
空調制御装置は、省エネタイマー制御を開始する際、使用者に運転開始の通達を出したり、運転の許可を得るようなシステムとしてもよい。例えば、予冷制御開始時刻になったとき、HEMSコントローラー83などの機器は、通信機85及び公衆回線87を介して、使用者が所有する携帯電話、スマートフォン、端末89、又はカーナビなどの通信装置88に対し、メールなどを送り、運転開始の通達をする。あるいは、空調制御装置は、通信装置88で運転開始の許可ボタンを押すように使用者に求めてもよい。
(実施の形態6の効果)
以上、実施の形態6において、空調制御装置は、冷凍サイクル制御部5が空調装置63を制御する前に、通達情報又は通信許可要求を送信する通信部217をさらに備えたものである。
よって、タイマー予約では、使用者が不在のため、空調装置63の状態が確認できずに不安が生じる。そこで、空調制御装置は、開始前に通信部217のような確認手段を設けることで安全性を向上させることができる。また、空調制御装置は、使用者の帰宅時間がいつもと変わったときであっても、空調装置63の運転を回避することができるため、電力を浪費することを防ぎ、省エネ性を向上させることができる。
実施の形態7.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、人の存否を判定する在室検知部219が設けられている点である。
(実施の形態7の構成)
図24は、本発明の実施の形態7における在室検知動作を行う空調制御装置を示す図である。図24に示すように、空調制御装置は、在室検知部219を備えている。在室検知部219は、存否判定情報に基づいて、人の存否を判定する。在室検知部219は、人の不在を判定した場合、設定温度決定部2に設定温度変更指令を供給する、又は、冷凍サイクル制御部5に空調装置63の停止指令を供給するものである。
(実施の形態7の動作)
(使用者が帰宅しなかった場合)
空調制御装置は、省エネタイマー制御を運転開始した後、所定の時間が経過しても使用者の在室(帰宅)が検知されなかった場合、設定温度Tsetを変更したり、空調装置63を停止したりする。
空調制御装置は、在室を検知するには、空調装置63又は室内空間131などに設けられる赤外線等を利用した人感センサ205などによる人検知情報を用いたり、リモートコントローラー65の入力操作で在室検知したり、室内空間131に取り付けられている端末89、IHクッキングヒーター91、レンジグリル93、照明機器95、又はテレビ受像機等(図示省略)の使用情報をHEMSコントローラー83で収集し、在室検知に用いてもよい。
なお、空調制御装置は、電力計測器81の消費電力を分析して在室検知に用いてもよい。また、空調制御装置は、室内空間131に取り付けられているドア又は窓(図示省略)の開閉情報を在室検知に用いてもよい。また、空調制御装置は、使用者が所有する携帯電話、スマートフォン、端末89、又はカーナビなどの通信装置88の情報(Wi−Fi(登録商標)接続有無やGPSの位置情報)で、在室を判断してもよく、インターホン(図示省略)のカメラで帰宅を検知してもよい。
空調制御装置は、所定時間後に不在の場合の設定温度Tsetは特定の温度を固定して決めてもよく、本来の目標温度Tmとの相対値で冷房の場合は目標温度Tmと比べ、2℃高く暖房の場合は目標温度Tmと比べ、2℃低くするような設定にしてもよい。
(遠隔操作)
空調制御装置が遠隔から通信装置88を用いて省エネ制御を実行する例について説明する。実施の形態1と同じ内容については記載を省略する。
使用者は携帯電話、スマートフォン、タブレット、端末89、又はカーナビなどの通信装置88を所有し、宅内又は宅外のどちらからでも通信装置88から公衆回線87を通じてデータを送信すると、通信機85で受信され、HEMSコントローラー83へとデータが伝達され、必要に応じてHEMSコントローラー83からデータが返信され、通信機85を介して通信装置88にデータが返ってくる。よって、HEMSコントローラー83を手で直接操作する場合と同様に、遠隔からHEMS51内の情報を取得したり、操作指令したりすることができる。
よって、空調制御装置は、携帯電話、スマートフォン、端末89、又はカーナビなどの通信装置88から、空調装置63、端末89、IHクッキングヒーター91、レンジグリル93、及び照明機器95等の家電に操作指令を送信したり、空調装置63、端末89、IHクッキングヒーター91、レンジグリル93、及び照明機器95等の家電の運転情報を受信したり、パワーコンディショナー73又は電力計測器81の電力情報を受信したりすることができる。
例えば、空調制御装置がインストールされたスマートフォンを想定する。この場合、ユーザは、スマートフォンの画面を介して、空調装置63の運転又は停止の指示、冷房、暖房、送風、除湿といったような運転モードの選択、設定温度Tset、風量、風向の変更といったようなリモートコントローラー65のような操作等の指令をすることができる。
例えば、空調制御装置がインストールされた携帯電話を想定する。この場合、ユーザは、携帯電話の画面を介して、空調装置63の状態(運転又は停止、冷房、暖房、送風、及び除湿といったような運転モード、設定温度Tset、風量、及び風向)を確認したり、空調装置63で計測している吸込空気温度(室内温度)、室内湿度、外気温度などのような空気調和情報を見ることもできる。
よって、ユーザは、空調装置63の状態を見て、既に、空調装置63が動いていたら、他の家族が使っているので遠隔からの操作はやめることにしたり、空気調和情報を見て、室内温度が30℃を超えていたら、遠隔から冷房をつけるといったような判断をすることができる。
空調制御装置は、通信装置88を介して、省エネモードを選択して直ちに空調を起動したり、通信装置88を介して、省エネタイマーの在室開始時刻(帰宅時刻)を変更したり、予冷予暖開始時刻を指令したりすることができる。空調制御装置は、通信装置88のGPSによる現在地情報と、家の位置情報と、を比較して予冷予暖制御開始時刻、すなわち、前倒し運転開始時刻を自動的に判断してもよい。例えば、カーナビ又は携帯電話などのような通信装置88を介して運転指令があったと想定する。空調制御装置は、この場合であって、現在地は家から30km離れていて予想到着時間は1時間後だった場合、ただちに省エネ制御は行わず(冷房せず)、現在地と家との距離が所定の距離内に入った場合、又は、予想到着時間が所定時間内になった場合、省エネ制御を開始する。ここで、例えば、空調装置63の目標温度Tm、室温Ta、及び外気温等から自動的に求めた最適な予冷予暖時間が20分の場合は、予想到着時間が20分になったら省エネ制御を開始する。
(実施の形態7の効果)
以上、実施の形態7において、空調制御装置は、存否判定情報に基づいて、人の存否を判定する在室検知部219をさらに備え、在室検知部219は、空調装置63が起動してから予め設定された時間が経過し、人の不在を検知した場合、設定温度決定部2に今回の設定温度Tsetの変更指令の供給及び冷凍サイクル制御部5に空調装置63の停止指令の供給の何れか一方を行うものである。
よって、空調制御装置は、省エネタイマー制御を運転開始した後、所定の時間が経過しても使用者の在室(帰宅)が検知されなかった場合、設定温度Tsetを変更したり停止したりすることで、急な用事で帰宅が予定より遅れた場合であったとしても、不在時の無駄な運転を回避して消費電力量を削減することができる。
また、実施の形態7において、空調制御装置は、在室検知部219は、空調装置63を制御するリモートコントローラー65の操作履歴、機器使用状況、消費電力情報、人感センサ検知結果、ドア開閉情報、通信情報、及び位置情報の何れかで人の存否を判定するものである。
よって、空調制御装置は、通信装置88から空調装置63の遠隔操作可能になると、帰宅前に運転を開始して、帰宅したときに部屋を快適な温度にできるため、快適性を向上させることができる。よって、空調制御装置は、帰宅時間が日々異なる場合にも適切な時間に運転を開始させることができるため、リモートコントローラー65からの予約運転よりも利便性を向上させることができると共に、不在時の無駄な運転を回避して消費電力量を削減することができる。
また、空調制御装置は、空調装置63の操作に不慣れな人が家にいたり、ペットを家に残して外出中の場合には、遠隔操作で室内環境を管理することができるため、利便性を向上させることができる。空調制御装置は、通信装置88から空調装置63の状態及び空気調和情報を閲覧することができるので、閲覧結果を遠隔から運転操作をするかどうかの判断基準とすることができ、利便性を向上させることができる。空調制御装置は、位置情報から自動的に予冷制御の開始を判定することができるので、さらに利便性を向上させると共に、不在時の無駄な運転を回避して消費電力量を削減することができる。
実施の形態8.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、操作履歴に応じて、空調装置63が選択される点である。
(実施の形態8の構成)
(空調装置の選択方法)
図25は、本発明の実施の形態8における操作履歴に基づいて制御対象の空調装置63を選択する処理を行う空調制御装置を示す図である。図25に示すように、空調制御装置は、選択部221を備えている。選択部221は、操作履歴に基づいて、空調装置指定情報を冷凍サイクル制御部5に供給する。
(実施の形態8の動作)
HEMS51に空調装置63が複数台ある場合、通信装置88から操作指令するとき、どの空調装置63を操作対象とするか選択する必要がある。空調制御装置は、操作指令用のソフトに空調装置63を選択するボタンや選択画面などを設けさせる。よって、空調制御装置は、1度選択されたら記憶させることで、次回操作されるとき、自動的にその空調装置63が対象となるようにしてもよく、あらかじめ通信装置88ごとに操作対象となる空調装置63を固定登録することにしてもよい。通信装置88と空調装置63との組み合わせ情報は、HEMSコントローラー83で記憶させてもよく、通信装置88で記憶させてもよい。
(実施の形態8の効果)
以上、実施の形態8において、空調装置63が複数設けられている場合、空調装置63のそれぞれの操作履歴に応じて、空調装置63のうちから前倒し運転の制御対象となる空調装置63を選択する選択部221をさらに備えたものである。
よって、HEMS51に空調装置63が複数台ある場合、通信装置88から自由に操作対象を選択できれば汎用性が向上する。複数台の空調装置63の中から自動的に操作対象が決定されれば、毎回操作の度に選択する必要がなくなり、利便性を向上させることができる。
実施の形態9.
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、生活パターンに応じて、空調装置63が選択される点である。
(実施の形態9の構成)
(空調装置の選択方法)
図26は、本発明の実施の形態9における生活パターン情報に基づいて制御対象の空調装置63を選択する処理を行う空調制御装置を示す図である。図26に示すように、空調制御装置は、選択部221を備えている。選択部221は、生活パターン情報に基づいて、空調装置指定情報を冷凍サイクル制御部5に供給する。
(実施の形態9の動作)
空調制御装置は、帰宅後の生活パターンを日常的にHEMSコントローラー83で記憶させておき、携帯電話やパソコンやカーナビなどの通信装置88から操作指令があったときは生活パターンに応じて自動的に空調装置63が選択してもよい。
例えば、生活パターンの例としては、料理をする、食事をする、テレビを見る、入浴する、眠る、パソコンや読書をするなどがあり、空調制御装置は、それらの生活パターンに応じてキッチン、ダイニング、リビング、お風呂場、寝室、書斎のそれぞれを空調装置63の操作対象として選択する。
空調制御装置は、使用者が複数人いる場合、使用者ごとに生活パターンを記憶しておき、通信装置88の識別から使用者を特定して制御する。HEMSコントローラー83で帰宅を検知するには、携帯電話からの情報(Wi−Fi(登録商標)接続有無やGPSの位置情報)によって帰宅を判断し、携帯電話の識別によって使用者を特定してもよく、インターホン(図示せず)のカメラ(図示せず)で顔認識をして使用者を特定してもよい。
そして、空調制御装置は、人の帰宅検知後に、家電や照明機器95の消費電力から生活パターンを分析したり、赤外線、超音波、可視光などの人感センサ205の出力から生活パターンを分析するなどして、情報を日常的に蓄積する。なお、赤外線、超音波、可視光などのセンサは家の壁や天井に設置されたものでも、空調装置63に内蔵されたものでも、いずれでもよい。
(実施の形態9の効果)
以上、実施の形態9において、空調装置63が複数設けられている場合、人の生活パターン情報に応じて、空調装置63のうちから前倒し運転の制御対象となる空調装置63を選択する選択部221をさらに備えたものである。
よって、HEMS51に空調装置63が複数台あり、帰宅後の生活パターンに応じて複数台の空調装置63の中から自動的に操作対象が決定される場合、空調装置63を選択する必要がなくなり、利便性を向上させることができる。
実施の形態10.
(相違点)
実施の形態10では、設定温度Tsetが整数値で処理される点を明確にした。
(実施の形態10の構成)
図27は、本発明の実施の形態10における設定温度Tsetを整数値に換算する処理を行う空調制御装置を示す図である。図27に示すように、設定温度演算部13は、例えば、整数値換算部223を備えている。整数値換算部223は、今回の設定温度Tsetを整数値に相当するデータに換算するものである。
(実施の形態10の効果)
以上、実施の形態10において、設定温度決定部2は、今回の設定温度Tsetを整数値に相当するデータに換算する整数値換算部223をさらに備えたものである。
よって、空調制御装置は、浮動小数点等の複雑な演算構成を設けることなく設定温度Tsetを演算することができるため、機能構成を低コストで実現させることができる。
例えば、空調制御装置がHEMSコントローラー83等のような外部の制御装置から空調装置63を制御させる場合、どのメーカーの空調装置63であっても、運転停止、運転モードの変更、又は設定温度Tsetの変更等のような操作が共通にできるように、ECHONET Lite(登録商標)等の推奨標準インタフェース規格がある。このような標準インタフェースの場合、設定温度Tsetの変更は1℃刻みのため、省エネ制御の設定温度Tsetを整数値とすることで、空調装置63のメーカーを問わずに省エネ制御を適用できて汎用性を向上させることができる。
(実施の形態1〜実施の形態10の共通事項)
なお、上記実施の形態において、実行されるプログラムは、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、CD−ROM(Compact Disk Read−Only Memory)及びDVD(Digital Versatile Disk)を含む光ディスク、MO(Magneto−Optical Disk)等の光磁気ディスク、半導体メモリ等から構成されるリムーバブルメディア、又はハードディスク等のようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布され、そのプログラムがインストールされることにより、上述の処理を実行するシステムが構成されることとしてもよい。
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、ダウンロード等するようにしてもよい。
また、上述の機能を、OS(Operating System)が分担して実現する場合、又は、OSと、アプリケーションと、の協働により実現する場合等には、OS以外の部分のみを媒体に格納した状態で配布されてもよく、また、ダウンロード等されることで配布されてもよい。
なお、本発明は、上記実施の形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で実施の形態及び図面に変更を加えることができるのはもちろんである。
なお、本発明の実施の形態の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列に行われる処理であるが、必ずしも時系列に処理されなくても、並列的又は個別に実行される処理をも含んでもよい。
また、本実施の形態で説明される各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本実施の形態で説明される各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアの機能ブロック図と考えてもよい。例えば、各ブロック図は、回路デバイス等のハードウェアで実現されてもよく、図示しないプロセッサ等の演算装置上で実行されるソフトウェアで実現されてもよい。
また、本実施の形態で説明されるブロック図の各ブロックは、その機能が実施されればよく、それらの各ブロックで構成が分離されなくてもよい。なお、本実施の形態1〜10のそれぞれにおいて、特に記述しない項目については実施の形態1〜10と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、本実施の形態1〜10のそれぞれは、単独で実施されてもよく、組み合わされて実施されてもよい。いずれの場合においても、後述する有利な効果を奏することとなる。また、本実施の形態で説明する各種具体的な設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定されない。
また、本実施の形態において、システムとは、複数の装置で構成される装置全体を表すものである。また、本実施の形態において、ネットワークとは、少なくとも2つの装置が接続され、ある装置から他の装置へ情報の伝達ができるようにした仕組みをいう。ネットワークを介して通信する装置は、独立した装置同士であってもよく、1つの装置を構成している内部ブロック同士であってもよい。また、本実施の形態において、通信とは、無線通信及び有線通信は勿論、無線通信と有線通信とが混在した通信であってもよい。例えば、ある区間では無線通信が行われ、他の空間では有線通信が行われるようなものであってもよい。また、ある装置から他の装置への通信が有線通信で行われ、他の装置からある装置への通信が無線通信で行われるようなものであってもよい。
5 冷凍サイクル制御部、10 記憶部、11 時間変化率演算部、13 設定温度演算部、51 HEMS、63 空調装置、65 リモートコントローラー、71 電気自動車、73 パワーコンディショナー、75 太陽電池アレイ、77 電力会社、79 分電盤、81 電力計測器、83 HEMSコントローラー、85 通信機、87 公衆回線、88 通信装置、89 端末、91 IHクッキングヒーター、93 レンジグリル、95 照明機器、101 蓄電池、111 電源線、113 通信線、121 家屋、131 室内空間、132 室外空間、141 室外機、143 室内機、147 冷媒配管、151 圧縮機、152 四方弁、153 室外熱交換器、154 膨張弁、155 室内熱交換器、161 室外ファン、163 室内ファン、171、173 計測制御装置、181 通信線、201 室内温度センサ、203 赤外線センサ、205 人感センサ、211 温度換算部、213 温度限定部、215 電流制限部、217 通信部、219 在室検知部、221 選択部、223 整数値換算部。
本発明に係る空調制御装置は、空調装置前倒し運転を行わせる空調制御装置であって、現在設定温度を継続する所定時間と次回設定温度を決定する設定温度決定部と、前記現在設定温度に基づいて、前記空調装置を制御する冷凍サイクル制御部と、を備え、前記設定温度決定部は、現在の室温に基づいて、設定温度の時間変化率を求め、前記現在設定温度と、前記設定温度の時間変化率と、に基づいて、前記所定時間と前記次回設定温度を求めるものである。

Claims (17)

  1. 空調装置を制御し、予冷又は予暖を行うために、前記空調装置を予め起動させる前倒し運転を行わせる空調制御装置であって、
    現在設定温度を継続する所定時間と次回設定温度を決定する設定温度決定部と、
    前記現在設定温度に基づいて、前記空調装置を制御する冷凍サイクル制御部と、
    を備え、
    前記設定温度決定部は、
    現在の室温に基づいて、設定温度の時間変化率を求め、
    前記現在設定温度と、前記設定温度の時間変化率と、に基づいて、前記所定時間と前記次回設定温度を求める
    ことを特徴とする空調制御装置。
  2. 前記設定温度決定部は、
    前記現在設定温度と、現在の室温と、の温度差が大きくなるにつれ、
    前記設定温度の時間変化率を増加させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。
  3. 前記設定温度決定部は、
    予測された室温と、現在の室温と、の温度差が大きくなるにつれ、
    前記設定温度の時間変化率を増加させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。
  4. 前記設定温度決定部は、
    現在の室温の時間変化率が大きくなるにつれ、
    前記設定温度の時間変化率を増加させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。
  5. 前記設定温度決定部は、
    目標温度と、現在の室温と、の温度差と、指定時刻と、現在時刻と、の時間差と、に基づいて求めた温度勾配が大きくなるにつれ、
    前記設定温度の時間変化率を増加させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。
  6. 前記設定温度決定部は、
    前記現在設定温度が、目標温度に到達した場合、前記前倒し運転を終了させる
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の空調制御装置。
  7. 前記設定温度決定部は、
    予め設定された時間が経過した場合、前記前倒し運転を終了させる
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の空調制御装置。
  8. 前記冷凍サイクル制御部は、
    指定時刻前に前記空調装置を起動させる
    ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の空調制御装置。
  9. 前記空調装置に赤外線センサが設けられ、該赤外線センサが前記空調装置の放射温度を検知し、
    前記放射温度を現在の室温に換算する温度換算部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の空調制御装置。
  10. 目標温度を限定する温度限定部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の空調制御装置。
  11. 前記空調装置を稼働させる電流を制限させる電流制限部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の空調制御装置。
  12. 前記冷凍サイクル制御部が前記空調装置を制御する前に、通達情報又は通信許可要求を送信する通信部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の空調制御装置。
  13. 存否判定情報に基づいて、人の存否を判定する在室検知部をさらに備え、
    前記在室検知部は、
    前記空調装置が起動してから予め設定された時間が経過し、人の不在を検知した場合、前記設定温度決定部に前記次回設定温度の変更指令の供給及び前記冷凍サイクル制御部に前記空調装置の停止指令の供給の何れか一方を行う
    ことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の空調制御装置。
  14. 前記在室検知部は、
    前記空調装置を制御するリモートコントローラーの操作履歴、機器使用状況、消費電力情報、人感センサ検知結果、ドア開閉情報、通信情報、及び位置情報の何れかで人の存否を判定する
    ことを特徴とする請求項13の何れか一項に記載の空調制御装置。
  15. 前記空調装置が複数設けられている場合、前記空調装置のそれぞれの操作履歴に応じて、前記空調装置のうちから前記前倒し運転の制御対象となる前記空調装置を選択する選択部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の空調制御装置。
  16. 前記空調装置が複数設けられている場合、人の生活パターン情報に応じて、前記空調装置のうちから前記前倒し運転の制御対象となる前記空調装置を選択する選択部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の空調制御装置。
  17. 前記設定温度決定部は、
    前記設定温度を整数値に相当するデータに換算する整数値換算部をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1〜16の何れか一項に記載の空調制御装置。
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